题目
如图所示,一球形导体,带有电荷q,置于一任意形状的空腔导体中。当用导线将两者连接后,则与未连接前相比系统静电场能量将( )A. 增大B. 减小C. 不变D. 如何变化无法确定

- A. 增大
- B. 减小
- C. 不变
- D. 如何变化无法确定
题目解答
答案
解:在两者连接之前,空腔内部有电场,即空腔内部的电场能量不为零.而两者连接之后,空腔内部电场为零,外部电场不变,即空腔内部电场能量为零,外部电场能量和原来一样,那么系统电场能量将减小。故ACD错误,B正确;
故选:B。
故选:B。
解析
步骤 1:分析连接前的电场能量
在连接之前,球形导体带有电荷q,空腔导体内部存在电场,因此系统存在电场能量。由于空腔导体内部的电场是由球形导体的电荷产生的,所以空腔内部的电场能量不为零。
步骤 2:分析连接后的电场能量
当用导线将球形导体和空腔导体连接后,球形导体上的电荷会重新分布,使得空腔导体内部的电场为零。因此,空腔内部的电场能量变为零。而外部电场能量保持不变,因为外部电场是由球形导体和空腔导体共同产生的,连接后电荷重新分布,但总电荷量不变,所以外部电场能量不变。
步骤 3:比较连接前后的电场能量
连接前,系统电场能量包括空腔内部和外部的电场能量。连接后,系统电场能量仅包括外部的电场能量。由于空腔内部的电场能量变为零,所以系统电场能量将减小。
在连接之前,球形导体带有电荷q,空腔导体内部存在电场,因此系统存在电场能量。由于空腔导体内部的电场是由球形导体的电荷产生的,所以空腔内部的电场能量不为零。
步骤 2:分析连接后的电场能量
当用导线将球形导体和空腔导体连接后,球形导体上的电荷会重新分布,使得空腔导体内部的电场为零。因此,空腔内部的电场能量变为零。而外部电场能量保持不变,因为外部电场是由球形导体和空腔导体共同产生的,连接后电荷重新分布,但总电荷量不变,所以外部电场能量不变。
步骤 3:比较连接前后的电场能量
连接前,系统电场能量包括空腔内部和外部的电场能量。连接后,系统电场能量仅包括外部的电场能量。由于空腔内部的电场能量变为零,所以系统电场能量将减小。